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600509:天富能源:新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目可行性研究报告
公告日期：
可行性研究阶段
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
中国能建集团
湖南省电力设计院有限公司
2015年8月 长沙
批准：颜勇
审核：戴秋华李彦徐必荣何志刚
校核：赵利会胡军陈飞苏志杨
黄海才陈少雄刘自力张海军
廖爱平李素军龙小兵彭朝晖
杨红蔡湘雯谢斌聂晶
编制：夏辉黄锦成李镇山袁丽
余子琳梁权飞
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告及附图目录
可行性研究报告
电气主接线图
35kV配电装置室平面布局图
1MWp子方阵电气接线图
1MWp子方阵组件布局及直流电缆规划图
保护配置图
光伏监控系统网络图
总论......9
概述......9
报告编制原则及依据......10
光能资源......11
工程地质......11
工程任务与规模......12
光伏系统总体方案设计及发电量估算......12
电气......12
消防设计......13
土建工程......13
工程管理设计......13
施工组织设计......13
环境影响评价和节能效益......13
项目投资概算......14
财务评价......14
工程特性表......14
光资源分析......17
代表气象站概况......17
气象资料......18
太阳能资源分析......20
光伏电站光资源计算......28
光资源综合评述......30
3.工程地质......31
项目概况......31
地形、地貌......31
地层岩性构成及物理力学指标......31
水文地质条件......32
不良地质作用......32
场地类别......32
场地地震效应......32
地基土的腐蚀性......32
土的盐胀性......33
场地稳定性......33
站址区地基方案......33
结论及建议......33
工程任务与规模......35
工作任务......35
工程规模......43
工程建设必要性......44
系统总体方案设计及发电量计算......47
太阳能光伏发电系统的分类及构成......47
阵列单元光伏电池组件选择......47
光伏阵列单元基本型式的确定......51
逆变器的选择......55
方阵接线方案设计......59
逆变器室布置......60
辅助技术方案......60
上网电量估算......61
电气......65
电气系统部分......65
电气一次部分......74
电气二次部分......78
主要设备表......83
总平面布置......85
站址描述......85
站址条件......85
总体布置设想......86
电站技术经济指标......89
土建工程......90
设计安全标准......90
基本资料和设计依据......90
光伏阵列基础及逆变器室设计......92
地质灾害治理工程......93
给排水设计......94
采暖通风设计......96
工程消防设计......96
施工组织设计......100
主要建筑材料来源......100
施工总布置......100
主体工程施工......102
施工总进度......106
安全文明施工措施......109
工程管理设计......112
工程管理机构......112
主要管理设施......114
电站运行维护、回收及拆除......115
环境保护和水土保持设计......117
设计依据及目的......117
环境概况......118
环境和水土影响分析......120
环境保护措施......123
水土保持设计......125
结论及建议......127
劳动安全与工业卫生......130
编制依据、任务和目的......130
光伏电站工程概况......131
工程安全与卫生危害因素分析......131
劳动安全......132
工程安全卫生设计......133
工程运行期安全管理及相关措施设计......137
劳动安全与工业卫生工程量和专项投资概算......139
主要结论和建议......140
节能降耗分析......142
设计原则和依据......142
施工期能耗分析......143
运行期能耗分析......144
主要节能降耗措施......144
节能降耗分析......147
设计概算......149
项目概况......149
编制原则及依据......149
基础资料......149
费率标准......151
其他费用......152
基本预备费：......153
价差预备费：......153
建设期贷款利息......153
其他......153
主要技术经济指标表......153
财务评价与社会效益分析......160
概述......160
财务评价......160
社会效益分析......176
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
随着全球化石能源逐步枯竭、环境污染加重和环保压力加大等问题日趋严重，无污染、可持续、总量大、分布广的太阳能光伏发电成为各国利用新兴能源的优选目标。我国是世界上为数不多的几个以煤炭为主的能源消费国家，煤炭消费的比重虽然这几年有一定程度的下降，但目前还是超过了65％，能源消费结构不合理。同时中国的能源消费从整体上讲还属于粗放型能源利用方式，与现代集约经济发展的要求存在很大的差距。因此，从长远来看，包括太阳能在内的新能源和可再生能源将大力发展，以逐步改善以煤炭为主的能源结构，促进常规能源资源更加合理有效地利用，使我国能源、经济与环境的发展相互协调，实现可持续发展目标已成为国家战略。国家计委、国家科委、国家经贸委制订的《年新能源和可再生能源发展纲要》则进一步明确，要按照社会主义市场经济的要求，加快新能源和可再生能源的发展和产业建设步伐。年，我国将大规模推广应用新能源和可再生能源技术，使新能源和可再生能源的开发利用量达到4300万吨标准煤，占我国当时商品能源消费总量的2%。国家能源法也明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”。因此，积极开发利用可再生能源，替代部分煤电，减轻能源对外依靠的压力，对改善我国能源结构和走能源可持续发展的道路是十分必要的。
新疆地区光照充足，日照时间长，太阳能资源十分丰富，太阳能资源属于Ⅱ类“很丰富带”，非常适合建设大型光伏电站。
新疆天富金阳新能源有限责任公司，主要专注于太阳能、风能等新能源的开发和利用，新材料系列产品的研制、开发、生产和销售；太阳能、风能等新能源系列工程的设计、建设、安装及总承包；风能、太阳能发电项目的建设运营及相关技术服务。 随着国内新能源产业的迅速发展，新疆天富金阳新能源有限责任公司积极投身可再生能源电力项目的开发建设，计划在兵团农八师148团投资建设大型并网光伏电站，建设容量为20MWp。
我院受新疆天富金阳新能源有限责任公司的委托负责新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目的可行性研究设计工作。设计的主要内容包括光能资源分析、工程项目任务与建设规模、光伏发电阵列单元选型和布置、发电量估算、电站电气、土建工程、环境保护、电站建成后的效益
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
分析、工程投资概算和财务评价等工作。
报告编制原则及依据
1.2.1.编制原则
认真贯彻国家能源相关的方针和政策，符合国家的有关法规、规范和
对站址进行合理布局，做到安全、经济、可靠。
充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。
1.2.2.编制依据
《光伏发电工程可行性研究报告编制办法（试行）》（GD003-2011）
《国家发展改革委办公厅关于开展大型并网光伏示范电站建设有关
要求的通知》（发改办能源〔号）
太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定
太阳能电站有关设计规程规范
《太阳光伏能源系统术语》（GB_T_）
《地面用光伏(PV)发电系统导则》（GB/T ）
《光伏（PV）系统电网接口特性》（GB/T ）
《光伏系统并网技术要求》（GB/T ）
《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T ）
《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》（CECS85-96）
《光伏(PV)发电系统过电保护－导则》（SJ-249-11127）
《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》（CECS84-96）
《分布式电源接入配电网技术规定》（NB/T ）
《分布式电源接入电网监控系统功能规范》（NB/T ）
《分布式电源接入电网运行控制规范》（NB/T ）
《分布式电源孤岛运行控制规范》（NB/T ）
《分布式电源接入电网测试技术规范》（NB/T ）
1.2.3.基础资料
石河子地区太阳辐射资料及莫索湾地区基本气象资料。
光伏发电工程站址邻近区域工程地质勘察资料。
光伏发电工程所在地自然地理、对外交通条件。
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
148团社会经济现状及发展规划、石河子地区电力系统概况及发展规
划、电网地理接线图。
石河子地区主要建筑材料价格。
新疆太阳能资源十分丰富，全年日照时数为小时，日照百分率
为60%～80%，年辐射总量达MJ/m，年辐射照度总量比我国同纬度其他地区高10%～15%，比长江中下游地区高15%～25%，居全国第二位，仅次于西藏高原。
本工程建设地点位于新疆维吾尔自治区兵团石河子市148团境内。站址中心坐标：N=44°54′15″，E=86°21′15″。厂址西南距石河子市约71km，东南距148团团部约7km。
站址所在地区太阳能资源较丰富，工程代表年太阳总辐射量为5391.18
MJ/m，在倾斜角度为35°时，倾斜面所接收到的年总辐射量为6357.64MJ/m.a以上。太阳能利用前景广阔，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。
本场区属于荒漠沙丘地貌，地貌单一，场地地形较平坦。
场地土类型为中硬场地土，Ⅱ类建筑场地，属可进行建设的一般场地。
场区内地层岩性以表土、粉砂、粉土（粉砂）为主，各地层的物理力
学指标推荐值如下：
承载力特征
高程350m以
高程350m以
场地环境类型为Ⅱ类，场地土自然地面下3.5m以内以硫酸、亚硫酸
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
中盐渍土为主，3.5m以下以氯、亚氯弱盐渍土为主；场地土对混凝土结构具弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋：在自然地面下1.5米以内具微腐蚀，以下具中等腐蚀；地下水对混凝土结构具强腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋具强腐蚀。
本场区地下水埋深大于8m，可不考虑地下水对拟建建筑（构）物基
础的影响。
场地土最大冻土深度为1.41m。
场地所在区域设计基本地震加速度值为0.10g，抗震设防烈度为7度，
属第三组。
工程任务与规模
工程的主要任务是建设高压并网光伏电站，充分开发利用148团丰富的太阳能资源，建设绿色环保的新能源。从能源资源利用、电力系统供需、项目开发条件以及项目规划占地面积和阵列单元排布等方面综合分析，本工程规划安装容量为20MWp。
光伏系统总体方案设计及发电量估算
太阳能电站光伏阵列单元由太阳能电池板、阵列单元支架组成。阵列单元按平板固定倾角式方案进行经济技术比较分析。以优化阵列单元间布置间距，降低大风影响，减少占地面积，提高发电量为布置原则。
由于本工程系统装机容量20MWp，组件用量大，占地面积广，组件安装量大，所以设计优先选用单位面积功率大的电池组件，以减少占地面积，降低组件安装量。本工程推荐选用的多晶硅电池组件规格为300Wp。
经计算，新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目25年的总发电量约为69189万kW.h，年平均发电量2767.56万kW.h，年等效利用小时数为1385.51h。
本期电站装机容量为20MWp，接入系统电压等级为35kV。本期利用原有35kV开关站，出2回35kV架空线路接于110kV联合升压站35kV侧，线路长约2.0km。
线路拟选用LGJ-240型导线。
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
本工程消防总体设计采用综合消防技术措施，根据消防系统的功能要求，从防火，灭火，排烟，救生等方面作完善的设计，力争做到防患于未“燃” ，减少火灾发生的可能，一旦发生也能在短时间内予以扑灭，使火灾损失减少到最低程度。同时确保火灾时人员的安全疏散。
本工程本期规划容量20MWp，根据现场地形及规划，将整个电站分为生产区和管理区两大区域。
生产区由光伏阵列中的电池组件及逆变器（含基础）、箱变（含基础）等组成。管理区由综合控制室及办公室、35kV配电室、综合水泵房、蓄水池等建构筑物组成，此部分已于一期建成。
本工程光伏组件支架采用固定式支架，独立灌注桩基础、热镀锌钢材支架。
1.10.工程管理设计
本着精干、统一、高效的原则，根据光伏试验电站生产经营的需要，且体现现代化电站运行特点，设置光伏电站的管理机构，实行企业管理。每期工程按少人值班、多人维护的原则进行设计，电站拟定定员标准为8人，其中运行人员和日常维护人员6人，其它2人为管理人员。主要负责光伏电站的建设、经营、管理和运行维护。
1.11.施工组织设计
光伏电站主要工艺设备由电池板、电池组件及各类电气设备组成，这些设备从生产厂家依托公路运输至电站。
工程所需的主要土建材料为砂石料、水泥、钢材、木材、油料和火工材料，材料的就近从石河子地区相应市场采购。
施工总进度的安排原则按业主要求，合理安排工期，在保证工程质量的前提下，尽量缩短施工工期，争取提前发电，以尽早取得经济效益。
1.12.环境影响评价和节能效益
光伏发电是将太阳能直接转化为电能的过程，生产过程不产生任何有害物质及噪声，因此电站的建设和运行对周围环境无不利影响。
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
光伏发电是环境效益最好的电源之一，是我国鼓励和支持开发的可持续发展的新能源。电站的建设代替燃煤电站的建设，将减少对周围环境的污染，并起到利用清洁可再生资源、节约不可再生的化石能源、减少污染及保护生态环境的作用，具有明显的社会效益和环境效益。
1.13.项目投资概算
本工程设计概算编制依据《光伏发电工程可行性研究报告编制办法（试行）》（GD003-2011）。本工程设计概算包括光伏电站、集电电缆、场区道路、接入系统以及配套建设的生产管理用房等。太阳能电池板、并网逆变器等设备价格根据类似工程的订货合同确定的价格，其他机电设备价格参考国内现行价格水平计算并按设备价格的1.06%计算运费。
工程动态投资为16705.56万元，静态投资为16338.56万元，单位千瓦静态投资8177.46元，单位千瓦动态投资8361.14元。
资金来源：资本金占总投资的20%，其余为银行贷款。
1.14.财务评价
财务评价计算期采用26年，建设期1年，生产经营期25年。按新颁布的《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)及现行的有关财税政策，对光伏电场工程进行财务评价。
项目运营期年平均上网电量2767.56万W?h，根据发改价【《国家发展改革委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》文件规定，工程前20年上网电价为0.812元／kw.h(不含增值税，含增值税为0.95元／kw.h)，后5年为0.2137元/kWh(不含增值税，含增值税为0.25元／kw.h)，销售收入总额（不含增值税）46109.73万元。贷款偿还期为15年，全部投资财务内部收益率（税后）为9.97%，投资回收期（税后）为9.01年，自有资金内部收益率为19.64％，投资利税率为4.46％，总投资收益率5.82％，由上可以看出，本项目具有一定的盈利能力。
综上所述，本项目财务评价可行。
1.15.工程特性表
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可行性研究报告
光伏电站工程特性表
一、光伏电站站址概况
占地面积（围墙内）
站址海拔高度
纬度（北纬）
44°54′15″
经度（东经）
86°21′15″
工程代表年太阳总辐射量
二、主要气象要素
多年平均气温
多年极端最高气温
多年极端最低气温
多年最大冻土深度
多年最大积雪厚度
多年平均风速
多年极大风速
三、主要设备
1.光伏组件（多晶硅电池组件）
短路电流（Isc）
开路电压（Voc）
最大功率温度系数
开路电压温度系数
固定倾角角度
2.逆变器（型号：500kW）
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可行性研究报告
输出额定功率
最大交流侧功率
最高转换效率
最大功率跟踪（MPPT）范围
最大直流输入电流
额定输出电压和频率
三相315Vac、50Hz
输出频率范围
自动运行模式R
0.99（额定功率）
调节控制模式：
-0.95～+0.95
工作环境温度范围
3.升压主变压器（型号：S11-1000/35型）
36.75±2×
2.5%/0.315/0.315
4．35kV开关站进出线回路数
出线回路数
进线回路数
2（远期4回）
四、土建施工
土石方开挖
土石方回填
基础混凝土
钢筋（钢材）
施工总工期
五、概算指标
静态总投资
单位千瓦静态投资
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可行性研究报告
单位千瓦动态投资
设备及安装工程
基本预备费
建设期贷款利息
六、经济指标
年平均上网电量
全部投资内部收益率
全部投资内部收益率
自有资金内部收益率
投资回收期
借款偿还期
资产负债率
2.光资源分析
2.1代表气象站概况
本项目建设地点位于新疆维吾尔自治区兵团石河子市148团境内。站址中心坐标：N=44°54′15″，E=86°21′15″。厂址南距石河子市约71km，东南距148团团部约7km。项目所在区域位于天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，玛纳斯河细土平原中下部，古尔班通古特沙漠南缘，属典型的内陆干旱性气候。其特征为：冬季严寒，夏季炎热，温差大，冬夏两季时间长，春秋两季不明显。气候干燥，风较多，光照充足，热量丰富。夏季降雨少，冬季积雪不稳定，蒸发量大。
早春气温回升慢，秋末气温下降快，无霜期短。灾害性气候主要有干旱、暴雨、大风、沙尘暴、雾、雷暴等。干旱主要发生在春夏两季。八级以上的大风常引起沙尘暴，在每年的春夏之交时有发生。
距离项目地最近的气象站为莫索湾气象站，莫索湾气象站位于石河子市以北，地理位置坐标为北纬45°00′，东经86°06′，观测场海拔高度341m，距离项目所在地直线距离约15km。莫索湾气象站为一般站，没有太阳辐射观测记录。
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
距离场址最近的有辐射资料观测记录的气象站为乌兰乌苏气象站，地理位置坐标为北纬44°17′，东经85°49′，观测场海拔高度518m，距离项目所在地直线距离85km。气象站与项目所在地相对位置如下图所示。
莫索湾气象站
乌兰乌苏气象站
图2-1 拟建场区与气象站相对位置
本报告采用乌兰乌苏气象站观测到2006年～2013年的太阳辐射量数据作为分析光资源的气象数据，莫索湾气象站提供的的资料作为分析对本工程影响的气象数据。
2.2气象资料
2.2.1主要气象要素
莫索湾气象站近20年各气象要素统计见表 2-1。
莫索湾气象站近20年各气象要素统计表
年平均气温（℃）
年最大冻土深度（cm）
极端最高温度（℃）
年日照时数（h）
极端最低温度（℃）
日照百分数（%）
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可行性研究报告
地面平均温度（℃）
年平均雷暴日数(d）
年平均降水量（mm）
年平均大风日数（d）
最大一次日降水量（mm）
年平均沙尘暴日数（d）
年平均蒸发量（mm）
年平均雾日数（d）
年最大积雪厚度（cm）
冰雹日数（d）
年平均气压（hPa）
累年平均风速（m/s）
年平均相对湿度（%）
累年最大瞬时风速（m/s）
晴天日数（d）
年主导风向
阴天日数（d）
2.2.2气象条件分析
(1)、环境温度条件分析
本工程选用逆变器的工作环境温度范围为-25～+55℃，选用电池组件的工作温度范围为-40～+85℃。正常情况下，太阳电池组件的实际工作温度可保持在环境温度加30℃的水平。
根据气象站的多年实测气象资料，本工程场址区的多年平均气温6.8℃，多年极端最高气温43.1℃，多年极端最低气温-42.8℃。
因此，按本工程电站极端气温数据校核，本项目太阳能电池组件的工作温度可控制在允许范围内。本项目逆变器布置在室内，其工作温度也可控制在允许范围内。故场址区气温条件对太阳能电池组件及逆变器的安全性没有影响。
(2)、最大风速影响分析
本工程场址平坦四周无遮挡，场址区多年平均风速为1.7m/s，主导风向E，20年一遇最大风速为31.7m/s，太阳能电池组件迎风面积较大，组件支架设计必须考虑风荷载的影响。并以太阳电池组件支架及基础等的抗风能力在31.7m/s风速下不损坏为基本原则。
(3)、风沙和雷暴影响
莫索湾多年平均沙尘暴日数为12.1d。沙尘、浮尘天气对大气的影响较大，空气中粉尘量剧增，大气透明度大幅度降低，大气中的尘埃和粉尘大大阻挡和减弱了太阳直射。加之该区域气候干旱，植被稀少，在大风季节里，极易出现沙尘天气。对光伏电站的发电量影响较大，故在系统设计中应采取有效的风沙措施和方便可行的日常清洗方法。
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可行性研究报告
莫索湾年平均雷暴日数为13.3d。可见该地区雷电对光伏电站有一定的危险，电池阵列均固定在金属支架之上，且电池阵列面积较广，对电站防雷接地要求较高。
(4)、积雪影响分析
太阳能电池板最低点距地面距离H的选取主要考虑以下因素：
a.高于当地最大积雪深度；
b.高于当地洪水水位；
c.防止动物破坏；
d.防止泥和沙溅上太阳能电池板；
e. 当地年最大积雪厚度为41cm
本次设计H取0.5m。
2.3太阳能资源分析
2.3.1国内太阳能资源概况
我国地处北半球，土地辽阔，幅员广大，国土总面积达960万平方公里。在我国广阔富饶的土地上，有着丰富的太阳能资源。图2-2为我国太阳辐射量分布图，图2-3为我国太阳能资源等效小时数分布图。
图2-2我国太阳辐射量分布图
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可行性研究报告
图2-3 中国太阳等效小时数分布图
2.3.2新疆太阳辐射资源分析
新疆太阳能资源十分丰富，全年日照时数为小时，日照百分率
为60%～80%，年辐射总量达MJ/m.a，年辐射总量比我国同纬度地区高10%～15%，比长江中下游地区高15%～25%，仅次于青藏高原，居全国第二位。
全年日照大于6小时的天数为250～325天，日照气温高于10℃的天数普遍在150天以上。
新疆太阳辐射年分布特征
新疆太阳辐射峰值出现在东疆和南疆东部一带，最低值出现在博州、阿尔泰和天山北麓部分地区，年总辐总量的区域分布大致是由东南向西北不均匀递减。
东南部太阳总辐总量多在5800MJ/m.a以上，西北部均为5200 MJ/m.a。这是由
于新疆的山体西高东低，南高北低，西来的低层气流很难直入塔里木盆地，多从西部几个缺口入境，在西北部形成比较多的云和降水，使太阳辐射减弱，东南部则云雨少，辐射量增大。全疆辐射量分布情况见图2-4。
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目
可行性研究报告
图2-4 年太阳总辐射量分布图（kWh/m）
新疆的直射辐射年总量在2400 MJ/m.a～4400 MJ/m.a，年平均直射辐射为
3300 MJ/m。直射辐射峰值点一般分布在哈密一带，谷值点分布在且末、和田、
克拉玛依一线，峰值为谷值的2倍。总的来看，北疆、东疆地区年直射辐射高于南疆，这是因为天山山脉以北，大气透明度较好，而南疆尘暴较多。大气混浊，
透明度差所致。与此相反，南疆年散射辐射量高于北疆，峰谷值在1700MJ/m.a～
3300 MJ/m.a，峰值是谷值的2倍。平均值为2600 MJ/m.a，峰值点出现在和田
皮山一带，而谷值点在天山北麓。
哈密地区的太阳年总辐总量是全疆最大的地方，接近6600MJ/m.a，这是因
为自西向东移动的气流到达哈密地区后，受东部祁连山所阻分为两股，一股进河西走廊，另一股经库鲁克塔克格低山区倒灌塔里木盆地。因此，哈密地区低层气流减弱，高层气流下沉，空气中水分少，晴天多，总辐射量增大。直射辐射分量
为4500 MJ/m.a，散射分量仅为2100 MJ/m.a，直射分量是散射分量的2倍。
南疆地区太阳总辐射比北疆地区高。直射分量和散射分量各占一半。尤其是塔里木盆地西南角，由于进入塔里木的气流受地势阻塞，不能前进，迫使气流上升运动，而地面覆盖少，气候干燥，植被减少。上升的气流把地面大量沙尘卷扬在空中，使这一带尘土风沙多，太阳辐射弱，散射分量增大。
北疆地区的纬度偏高，云雨量比南疆多。太阳总辐射在5400MJ/m.a～6000
MJ/m.a，其中伊犁河谷、博乐谷地、塔城盆地、额尔齐斯河谷一带总辐射较弱，
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在5400MJ/m.a左右；准噶尔盆地以西的精河、克拉玛依、炮台一带受地形影响，
云量和风沙较多，太阳总辐射均在5200MJ/m.a。虽然北疆地区太阳总辐射较弱，
但直射分量大于南疆，这对于太阳能利用是有利的。
新疆太阳辐射月分布特征
新疆太阳总辐射的月际变化呈峰值型。太阳总辐射月最大值出现在6月份的
哈密地区，为800MJ/m.m，最小值出现在12月份的博州一带，为117MJ/m.m)，
峰值是谷值的7.8倍。
从10-2月的秋、冬季，月总辐射最大值主要出现在新疆南部低纬度地区。
该地区的秋、冬两季。风力平稳，气候干燥，透明度好，而北部地区纬度高，太阳高度角小，空气中的水蒸气含量大。因此．冬季南疆地区太阳总辐射一般高于北疆。3-9月的春、夏季，南疆风沙大、浮尘多，辐射相对减弱，而北疆、东疆地区虽然纬度高，但气候较好，大气透明度高于南疆。因此，太阳总辐射月总量的峰值出现在哈密一带。夏季总辐射高于冬季，5-10月的辐射量约占全年总辐射量的2/3。从总辐射月总量的分布来看，东疆高于南疆，南疆大于北疆。
新疆月直射辐射的年变化也呈峰值型。最大值出现在7月的天山北麓和东疆
地区，其值为570MJ/m.m；最小值出现在12月的博州地区。其值为40MJ/m.m。
太阳直射辐射的月变化近似于月总辐射，1-6月，直射辐射量依次增加，在6、7月间，月直射辐射值最大，7-12月，辐射量逐渐减少，12-1月。直射辐射量出现最低值。
全区直射辐射的分布特征：东疆居于首位，是太阳能丰富地区：5-10月，北疆地区的太阳直射辐射高于南疆。冬季，南疆地区的太阳直射辐射高于北疆。因此。在夏季，北疆更适宜于利用太阳能，在冬季，南疆利用太阳能的条件优于北疆。
月散射辐射年变程虽然也呈峰值型，但曲线比较平缓，5-8月的散射辐射量
很接近各月散射辐射极大值为380MJ/m.m ～400MJ/m.m。而且主要出现在南疆
的西南部及塔里木大沙漠的南缘和西缘。同一时期散射辐射的极小值出现在北疆北部的天山北麓。
2.3.3乌兰乌苏太阳能资源分析
太阳辐射年际变化分析
乌兰乌苏近8年的年总辐射量年际变化如下图2-5所示。
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图2-5乌兰乌苏年太阳总辐射量年际变化图
从图2-4可以看出，近8年间乌兰乌苏太阳辐射数据相对稳定，年总辐射量
多稳定在5050MJ/m～5400MJ/m之间。最大值出现在2012年，达5637.33MJ/m。
最小值出现在2010年，为5081.45MJ/m。
日照时数年际变化分析
乌兰乌苏近8年的年日照时数年际变化如下图2-6所示。从图中可以看出，该地区近8年年总日照时数较稳定，基本稳定在2750h～3100h，最大值出现在2006年，达3075.6h，最小值为2010年的2773.2h，从全国太阳能资源分布情况看来，属于日照时数较长地区。
图2-6乌兰乌苏年年总日照时数年际变化图
太阳辐射量月际变化分析
乌兰乌苏近8年多年平均月总辐射量月际变化图如下图2-7所示。
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图2-7乌兰乌苏年多年月平均太阳总辐射量月际变化图
从上图中可见，乌兰乌苏太阳辐射的月际变化较大，其数值在140MJ/m～
730MJ/m之间；月平均值7月最大，达724.81MJ/m；12月最小，为141.05MJ/m。
日照时数月际变化分析
乌兰乌苏近8年多年平均日照时数月际变化图如下图2-8所示。
图2-8乌兰乌苏多年平均日照时数月际变化图
从上图中可见，乌兰乌苏日照时数的月际变化较大，其数值在90h～350h之间；月平均值7月最大，达344.4h；12月最小，为97.2h。
日照百分率月际变化分析
乌兰乌苏近8年多年平均日照百分率月际变化图如下图2-9所示。
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图2-9 乌兰乌苏年月平均日照百分率月际变化图
从上图中可见，乌兰乌苏日照百分率月际变化呈现夏秋季大、冬春季小的规律，最大值出现在9月，达77%，最小值出现在12月，只有36%。
2.3.4工程代表年辐射数据
由于太阳辐射具有随机性，根据各年的太阳辐射数据来计算相关的工程设计参数其结果会有很大的误差，因此要从多年的气象数据中挑选出具有代表性的太阳辐射数据，建立工程代表年以充分反映长期的太阳辐射变化规律。
工程代表年的确定是通过对已有的太阳辐射观测资料分析整理，根据一定的基准挑选出“标准月”组成。结合乌兰乌苏气象观测站的太阳辐射年际变化趋势和相关气象典型数据的分析和选择方法。本工程在年的近8年的数据中来选择。
采用统计学原理，并结合本工程特点，工程代表年应为一组历年发生概率高、并对未来具有很好预测性的真实发生过的数据。经计算筛选，确定出的工程代表年太阳辐射数据，如表2-2所示。
在自然现象和社会现象中，大量的随机变量都服从或近似服从正态分布，因此可采用统计学中的正态分布来研究太阳辐射资料。我们采用直方图近似拟合为正态分布曲线，以便直观了解太阳辐射量的概率分布情况，从而找出高概率区间的实测值，作为电站设计的基本计算参数。
本项目工程代表年标准月辐射量及日照时数
工程代表年
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标准月辐射量（MJ/m）
日照时数（h）
标准月辐射量（MJ/m）
日照时数（h）
经计算可知，本项目工程代表年太阳总辐射量为5391.18 MJ/m，日照时数
为2890.80h。
2.3.5乌兰乌苏太阳辐资源评价
辐射总量等级评价
根据地区的太阳年总辐射量多少，可以把地区的太阳能资源划分为四个等级，如下表2-3所示
太阳能辐射总量等级划分表
年总辐射量（MJ/m*a）
年总辐射量（kWh/m*a）
5040≤RS<6300
1400≤RS<1750
3780≤RS<5040
1050≤RS<1400
根据上述计算，乌兰乌苏近8年工程代表年的年辐射总量为5391.18MJ/m，属于“B”类很丰富地区。
太阳能辐射稳定性评价
一年中各月总辐射量（月平均日辐射量）的最小值与最大值的比值可表征总辐射年变化的稳定度，在实际大气中其数值在(0，1)区间变化，越接近1越稳定。
采用稳定度作为分级标准，将太阳辐射资源分为四个等级，如下表2-4所示。
太阳能资源稳定性等级划分
0.38≤RW<0.45
0.28≤RW<0.38
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乌兰乌苏月平均总辐射量值7月最大，达724.81MJ/m；12月最小，为
141.05MJ/m。RW=141.05/724.81=0.19，属于“D”级，“不稳定”。这主要是由于乌兰乌苏纬度较高，冬季太阳高度角较小，造成冬季辐射较小。可通过倾斜太阳能电池板的形式提高冬季太阳能电池板所能接受到的辐射量，以及年总发电量。
根据计算，在倾斜角度为35°时，倾斜面上所能接受到的太阳辐射量，7月
最大，为6.24kw.h/m.d，12月最小为2.32kw.h/m.d，此时RW=2.93/5.95=0.37，
可归为“C”级，“一般”。
2.4光伏电站光资源计算
2.4.1计算原则
由于太阳辐射的随机性，无法事先确定光伏系统安装后方阵面上各个时段确切的太阳辐射量，只能根据气象站记录的历史资料作为参考，而且应用多年的太阳辐射数据取平均值。然而通常气象站提供的只是水平面上的太阳辐射量，而电池方阵一般是倾斜放置的，需要将水平面的太阳总辐射量转换成倾斜面上的辐射量。在光伏并网电站系统设计中，如果按天进行能量的平衡计算，即没有意义，也太烦琐，更不能按照小时计算，而按年为周期进行计算又太粗糙，因此最合理的是按照月进行能量平衡的计算。
因此根据整理出的工程代表年的逐月辐射总量，计算出特定倾斜角度斜面上所能接受到的月辐射总量及年辐射总量。
2.4.2固定式电池方阵的最佳倾角计算
为了使光伏方阵表面接收到更多太阳能量，根据日地运行规律，方阵表面最好是朝向赤道（方位角为0度）安装，并且应该倾斜安装，对于光伏并网电站来说，由于所产生的电能全部输入电网，得到充分利用，因此只要使方阵面上全年接收到最大辐射量即可。
本工程利用光伏软件PVSYST进行电池板倾斜面上的辐射量计算，结果见表2-5。
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固定式太阳能电池板阵列倾角在25度-45度时月平均辐射量计算结果统计表
各月平均日辐射量(kW.h/m.d)
年平均辐射量
年平均辐射量
(kW.h/m.a)
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电池阵列不同倾斜面上太阳辐射量比较图
根据上图的结果可知，在倾斜角度为35°～38°时，倾斜面所接收到的年总
辐射量最大，达到6357MJ/m.a以上，并在35度时达到最大值6357.64MJ/m.a。
最终确定本项目固定倾角为35°，此倾角面上可接收到的年总辐射量为
6357.64MJ/m.a。
2.5光资源综合评述
通过综合分析和比较，可以看出石河子地区太阳能资源较丰富，工程代表年
总辐射量为5391.18MJ/m?a，在倾斜角度为35°时，倾斜面所接收到的年总辐
射量为6357.64MJ/m.a以上。太阳能利用前景广阔，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。
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3.工程地质
3.1 项目概况
本工程建设地点位于新疆维吾尔自治区兵团石河子市148团境内。站址中心坐标：N=44°54′15″，E=86°21′15″。厂址南距石河子市约71km，东南距148团团部约7km，交通较为便利。
3.2 地形、地貌
拟建场区地处天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，玛纳斯河细土平原中下部，古尔班通古特沙漠南缘；属于荒漠丘陵地貌，地层主要为细粒土构成。场地地形相对平缓，自然地面高程为357～359m（1985年国家高程系），场地地貌类型简单，植被稀疏，呈戈壁荒滩景观。
3.3 地层岩性构成及物理力学指标
由于现阶段本项目未进行岩土工程勘测工作，故采用与站址邻近的石河子工业固体废弃物处理中心岩土工程勘测成果作为参考。
根据石河子工业固体废弃物处理中心的岩土工程勘测报告，站址所在区域地层在勘探深度范围内地层岩土自上而下主要为①表土、②粉砂、③粉土（粉砂）。
各地层描述如下：
①表土：在场地内广泛分布。厚度约0.3m，整体呈黄色、灰黄色，主要由砂土构成，含植物根系。松散～稍密，干燥～稍湿。
②粉砂：主要见于场地内东、西部丘陵梁顶部，呈南北条带状贯穿场地分布，地表出露。黄色，一般厚0.5～2.2m，局部见粉土薄层及透镜体。干燥～稍湿，松散～稍密。
③粉土（粉砂）：为场地内主要地层。埋深约0.3～2.5m，未揭穿，可见层厚17.0～29.7m，黄色，局部为灰黄色，稍密～中密，局部为密实，稍湿～饱和，刀口断面光泽弱，摇振反应较明显，干强度中等，韧性较低。层中多见粉、细砂薄层及透镜体，局部见粉质黏土薄层或透镜体。
主要地层的物理力学指标建议如下：
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天然重度 承载力特征值
粘聚力 内摩擦角
高程350m以上
（粉砂）高程350m以下
3.4水文地质条件
地下水水位埋深一般为自然地面下8.0～17.0m，稳定水位一般为自然地面下7.0～16.4m；地下水为潜水，水位年最大平均变幅约为1.50m；富水地层主要为③层粉土（粉砂），补给来源主要为地下水径流补给，径流方向为由东南向西北，径流量不大。
拟建场地内无地表水分布。
3.5不良地质作用
根据岩土工程报告成果，③粉土（粉砂）层具湿陷性，为非自重湿陷，据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB）4.4.5条，判定地基（以自然地面为基底时）湿陷等级为Ⅰ级(轻微)。
3.6场地类别
根据岩土工程报告成果，站址所在区域建筑场地类别为Ⅱ类。
3.7场地地震效应
根据1:400万《中国地震动参数区划图》（GB1），拟建场地地震基本烈度为Ⅶ度，峰值加速度值为0.10g；属于设计地震第三组，建筑场地类别为Ⅱ类，反应谱特征周期为0.65s；场地为抗震有利地段。
3.8地基土的腐蚀性
拟建场地环境类别为Ⅱ类，场地土对混凝土结构具弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性可以自然地面下1.5m为界：自然地面下1.5米以内具微腐蚀，以下具中等腐蚀。
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3.9土的盐胀性
场地土硫酸钠含量小于1.0%，可不考虑盐胀性的影响，亦可不考虑溶陷性。
场地稳定性
场区地势开阔、平缓，坡形浑圆低矮，原始地形、地貌保持完整；在勘察范围内无液化、震陷、滑坡、泥石流、土洞等其它影响场地稳定性的不良地质作用。
站址区地基方案
根据岩土勘察结果，场区内地层岩性以粉砂、粉土（粉砂）为主，其中粉土（粉砂）层在一定深度范围内具非自重湿陷性，湿陷等级为Ⅰ级(轻微)，对于联合升压站区建构筑物，需采用换填地基处理方案进行处理。
结论及建议
站址所在区域场区属于荒漠丘陵地貌，地貌单一，场地地形起伏较平
本场地土类型为中硬场地土，Ⅱ类建筑场地，属可进行建设的一般场
本场区内地层岩性以表土、粉砂、粉土（粉砂）为主。
表土：在场地内广泛分布。厚度约0.3m，整体呈黄色、灰黄色，主要由砂土构成，含植物根系。松散～稍密，干燥～稍湿。
粉砂：主要见于场地局部丘陵梁顶部，呈南北条带状贯穿场地分布，地表出露。黄色，一般厚0.5～2.2m，局部见粉土薄层及透镜体。干燥～稍湿，松散～稍密。
粉土（粉砂）：为场地内主要地层。埋深约0.3～2.5m，未揭穿，黄色，局部为灰黄色，稍密～中密，局部为密实，稍湿～饱和，刀口断面光泽弱，摇振反应较明显，干强度中等，韧性较低。层中多见粉、细砂薄层及透镜体，局部见粉质黏土薄层或透镜体。
地层的物理力学指标建议如下：
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天然重度 承载力特征值
粘聚力 内摩擦角
高程350m以上
（粉砂）高程350m以下
场地环境类型按Ⅱ类考虑，场地土自然地面下3.5m以内以硫酸、亚
硫酸中盐渍土为主，3.5m以下以氯、亚氯弱盐渍土为主；场地土对混凝土结构具弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋：在自然地面下1.5米以内具微腐蚀，以下具中等腐蚀；地下水对混凝土结构具强腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋具强腐蚀。
本场区地下水埋深大于8m，可不考虑地下水对拟建建筑（构）物基
础的影响。
本场地土最大冻土深度为1.41m。
本场设计基本地震加速度值为0.10g，抗震设防烈度为7度，属第三
场地地基可采用换填砂砾石垫层地基处理方案进行处理。
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4工程任务与规模
4.1工作任务
本项目建设地点位于新疆维吾尔自治区兵团石河子市148团境内。根据电站项目所在地的地区经济发展状况及电力等其它产业的发展规划，结合光伏电站的自然条件、资源特征、建设条件等，以及太阳能辐射资源开发建设的要求，工程任务主要是发电，电站建成后供电石河电网，工程规划总装机容量为20MWp，年上网电量约为2767.56万kW.h。建设以1000kWp 为一个子单元并网发电，共20个单元,电站扩建原有35kV开关站。
4.1.1地区经济概况
新疆维吾尔自治区
新疆维吾尔自治区位于我国西北边疆，东、南与我国甘肃省、青海省、西藏自治区相邻，从东北至西南与蒙古、俄罗斯、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉
克斯坦、阿富汗、巴基斯坦、印度等国接壤，总面积166.49万km，是我国面积最大的省份。全区现有 14个地、州、市，62个县。新疆生产建设兵团是新疆的重要组成部分，有174个团场。
新疆具有得天独厚的水土光热资源。日照时间长，积温多，昼夜温差大，无霜期长，年太阳能辐射量仅次于西藏，对农作物生长十分有利。
新疆水资源较丰富，全疆水资源总量953.12亿 m ，约占全国水资源总量的
3%。新疆地表水年径流量903.84亿m，地下水资源量554.13亿m，人均水资源量
4695m/人。由于新疆地处欧亚大陆腹地，气候干旱，水资源受季节因素影响，时空分布极不平衡，地表水蒸发量大，致使一些地方水资源不足。
新疆风能资源蕴藏量极为丰富，是全国风能资源最丰富的地区，全区风能资源总储量为 9.57亿kW。新疆风能资源丰富区主要在风口、峡谷等气流通道上，呈岛状分布，包括乌鲁木齐达坂城风区、阿拉山口风区、十三间房风区、吐鲁番小草湖风区、额尔齐斯河河谷风区中心部分地区、塔城老风口风区、三塘湖～淖毛湖风区、哈密东南部风区、罗布泊风区等区域。
新疆矿产种类齐全、储量大，开发前景广阔。在全国已知的171种矿产中，新疆已发现有138种，已探明资源储量的有117种。其中，5种储量居全国首位，24种居全国前5位，43种居全国前10位，23种居西北地区首位。石油、天然气、
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煤、金、铬、铜、镍、稀有金属、盐类矿产、建材非金属等蕴藏丰富。据预测，新疆煤炭预测资源量1.82万亿t，占全国的40.5%，居全国首位；石油资源量208.6
亿t，占全国陆上石油资源量的30%，天然气资源量10.3万亿m，占全国陆上天然气资源量的34%，黄金、宝石、玉石等资源种类繁多，古今驰名。
新疆的生物资源种类繁多，野生动植物达4000余种，还是多种果树的原始起源中心和次生中心，果树资源丰富，其中优良品种约300余个。天然药物如：麻黄、罗布麻、甘草、贝母、雪莲等分布广泛，质量上乘，具有独特的品质和优良的特性。
2012年全区全年实现生产总值（GDP）7530.32亿元，比上年增长12.0%。其中，第一产业增加值1320.57亿元，增长7.0%；第二产业增加值3560.75亿元，增长13.7%；第三产业增加值2649亿元，增长12.3%。按常住人口计算，人均地区生产总值33909元，增长10.8%。按当年平均汇率折合5372美元。
工业和建筑业全部工业增加值2929.90亿元，比上年增长12.7%。规模以上工业增加值2804亿元，增长12.7%。其中，轻工业207.24亿元，增长14.0%，重工业2596.76亿元，增长12.5%；石油工业1386.17亿元，增长4.1%，非石油工业1417.83亿元，增长21.8%；公有制经济2155.23亿元，增长10.7%，非公有制经济648.77亿元，增长21.0%；中央企业1903.47亿元，增长8.0%，地方工业900.53亿元，增长22.4%。
全社会固定资产投资6258.38亿元，比上年增长35.1%。其中，城镇投资5593.81亿元，增长35.0%；农村投资664.57亿元，增长36.3%。在城镇投资中，第一产业投资114.52亿元，增长23.9%；第二产业投资3075.49亿元，增长33.4%；第三产业投资2403.80亿元，增长37.7%。在第二产业中，工业投资2988.09亿元，增长33.0%，其中，制造业投资1517.83亿元，增长41.0%。
公共财政预算收入909.10亿元，比上年增长26.2%，其中，税收收入698.90亿元，增长17.8%。地方财政收入1251.80亿元，增长20.3%。全口径财政收入1921亿元，增长16.1%。公共财政预算支出2719.70亿元，增长19.1%。地方财政支出3079.50亿元，增长18.5%。
4.1.1.2石河子148团
石河子148团位于天山北麓中段，准噶尔盆地和古尔班通古特沙漠南缘，距自治区首府乌鲁木齐市185公里，距石河子市78公里，距312国道、第二座欧
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亚大陆桥和乌奎高速公路80公里，拥有耕地12470公顷,总人口3.3万（2005年）。
石河子148团地势从东南向西北倾斜，属于玛纳斯河东岸冲积平原，主要地貌特征为冲积平原和沙漠丘陵两大类。地处欧亚大陆腹地，受南部天山和西北部阿尔泰山的阻挡，潮湿气流难以进入该区，从而使区内水汽缺乏，形成典型的内陆干旱性气候。其特征为：冬季严寒，夏季炎热，温差大，冬夏两季时间长，春秋两季不明显。气候干燥，风较多，光照充足，热量丰富。夏季降雨少，冬季积雪不稳定，蒸发量大。早春气温回升慢，秋末气温下降快，无霜期短。灾害性气候主要有干旱、暴雨、大风、沙尘暴、雾、雷暴等。干旱主要发生在春夏两季。
八级以上的大风常引起沙尘暴，在每年的春夏之交时有发生。
省道301线贯穿境内，省道204线绕南缘通过，成为石河子148团通往外界的主要交通道路。
石河子148团国民经济以农业为主，第二、第三产业为辅，加快推进团场城镇化、新型工业化、农业现代化建设。根据《一四八团国民经济和社会发展十二五规划》，2010年，全团完成生产总值6.3亿元 ，十一五时期年均增长19.03%。其中：第一产业增加值4.69亿元，增长21.27%；第二产业增加值0.61亿元，增长8.88%（其中工业增加值0.51亿元，增长10.86%,建筑业增加值0.1亿元，增长1.29%)；第三产业增加值1亿元，增长17.28％。人均生产总值22504元，增长26.25%，全社会固定资产投资完成7381万元，年均增长3%；社会消费品零售总额完成0.9亿元，年均增长43.48%。
4.1.2石河子电网电力系统概况
目前，石河子电网由国网新疆电网和石河子地区电网组成。
石河子地区现有天业自备电网与石河子电网，其中天业自备电网属企业生产用电电网，为天业集团的发展提供可靠的电力保证和电力需求，属自发自用、自我平衡的企业内部自备热电厂，目前已形成发、送、变、供一体的运行方式，通过新疆石河子东220kV变电站与新疆电网相连，通过城北110kV变电站与联众220kV开关站同石河子电网相连。石河子电网为
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地方电网，以天富公共电网为主体，包含了天山铝业自备电厂及合盛硅业自备电厂，以石河子市区为核心，覆盖整个石河子垦区，东至玛纳斯凉州户，西至沙湾、小拐乡，北到西古城镇，南至石场镇，现已建成以220kV、110kV电压等级为主体的输、配电网络。电网东西伸展约120多千米、南北约150多千米，覆盖地域约7762平方千米。
（1）电源现状
截至2014年底，电网（不含天业自备电网）总装机容量4545.05MW，其中：火电4395MW，水电115.05MW，垃圾发电15MW，光伏电站20MW。
天富公司装机2485.05MW；用户自备电厂装机2060MW。
表2.1-12014年石河子地区电源装机统计表单位：MW，kV
十户滩热电
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（2）输变电现状
已建成220kV降压变电站9座，变压器41台，总变电容量3780MVA。
其中天富公司建成220kV降压变电站4座，变压器7台，变电容量1440MVA；用户220kV降压变电站5座，变压器34台，变电容量2340MVA。
已建成110kV降压变电站20座，变压器42台，总变电容量1741MVA。
其中天富公司110kV降压变电站19座，变压器40台，变电容量1591MVA；用户110kV降压变电站1座，变压器2台，变电容量150MVA；已建成35kV降压变电站26座，变压器47台，总变电容量392.6MVA。已建成220kV线路27条，长度303.94千米；110kV线路56条，长度831.21千米；35kV线路共62条，长度为442.83千米。
（3）供用电现状
2014年全网（不含天业自备电网）完成发电量210.96亿千瓦时，其中自备电厂完成发电量107.9亿千瓦时，占全网发电量的51.2%，天富公司完成102.39亿千瓦时，占全网发电量的48.8%。2014年石河子电网最大负荷2863.2MW，最小负荷1893.9MW。
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4.1.3电力市场预测与电力平衡
(1)电力市场预测
石河子电网具有以下特点：负荷跳跃式增长、用电负荷受市场经济影响大、规划中不确定因素多，故在本负荷预测中以大用户法为主，针对一产、三产、居民用电及二产中的一般用户（负荷水平低、用电量稳定）采用自然增长率法推测，综合分析总的预测电力电量。
石河子地区负荷以工业大用户负荷为主，其负荷水平受市场经济形势及大用户投产时序影响较大，呈跳跃式增长，因此传统的通过已有历史负荷数据来预测未来水平年地区最大负荷的预测方法，并不适用于石河子地区。此外石河子地区大型工业用户多为自区域外招商引资而来，其不确定性较大，这些引进项目一般需经洽谈、意向书、可行性研究、签订合同、筹建、建设、投产经营等程序，项目确立的时间较长，变化较大，故用电负荷较一般城市或地区更难准确预测。因此本规划将采用自然增长加大用户法进行负荷预测，即将报装容量超过1MVA的用户视为大用户负荷，采用大用户法进行预测，另对一产、三产、居民用电及二产中一般用户视为一般负荷，按自然增长率法预测其用电负荷，再综合得到总的用电负荷预测值。
近年来石河子地区部分大用户其产能在冬季投产，因此本规划根据企业的计划投产时序按夏、冬季分别进行各水平年的负荷预测；石河子地区一般负荷中绝大部分是农业负荷，在夏季农灌高峰期负荷水平较高，冬季负荷水平较低且年最大负荷利用小时数较低，参考“十三五”期间第一产业用电量增长速度，考虑一般负荷增速为7%。具体负荷预测值如下表所示。
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石河子地区“十三五”夏季供电负荷预测
大用户负荷
转供天业负荷
合计（同时率0.95）
石河子地区“十三五”冬季供电负荷预测
大用户负荷
转供天业负荷
合计（同时率0.95）
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根据上述负荷预测结果，2020年石河子电网最大负荷为5440.8MW，较2014年年均增长11.3%，年用电量达404.2亿千瓦时，年均增长11.0%。随着大批冶炼、铝材加工、化工企业的入驻，由于这些大用户最大负荷较高，负荷水平稳定，年负荷利用小时数高，带动了石河子地区整体电量的快速增长，石河子地区最大负荷利用小时数将进一步增高。
(2)电力电量平衡
a)平衡原则
①平衡范围：本次电力平衡范围为石河子电网供电区域。
②平衡年限：年做逐年电力平衡，并跨年展望至2020年。
③发电机出力：水电机组出力容量按装机容量的25%考虑；火电机组出力按装机容量的96%考虑；热电机组出力按装机容量的85%考虑。
④备用容量：备用容量由负荷备用、检修备用、事故备用3部分组成。负荷备用取最大发电负荷的2%，检修备用取最大发电负荷的8%，事故备用取最大发电负荷的10%，并且不小于系统1台最大单机容量。
⑤负荷水平：石河子最大负荷出现在冬季，冬季最大负荷采用负荷预测中结果参与平衡。
⑥电量平衡中，火电装机利用小时数取5500小时，水电装机利用小时数取3000小时。
b)电力电量平衡结果
石河子地区现状存在着石河子电网及天业自备电网。石河子电网为地方电网，以天富公共电网为主体，包含了天山铝业自备电厂及合盛硅业自备电厂，以石河子市区为核心，覆盖整个石河子垦区。天业自备电网属企业生产用电电网，为天业集团所有，属自发自用、自我平衡的企业内部自备热电厂。根据最新收资资料，天业电网将不再从石河子电网下电，转而保持与新疆主网联系，其备用容量不由天富电网提供，而由新疆电网统一提供。因此将主要对石河子电网的电力供需平衡进行分析。
根据规划负荷预测结果，预计2020年石河子电网冬季/夏季最大负荷分别为MW，备用容量按最高负荷的20%估计，2020年石河子需要容量为8.9MW。2014年石河子电网电源装机容量4545.05MW，扣除厂用电后石河子电网冬季/夏季电源出力3909.8MW/3349.3MW。目前石河子地区已开工建
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设天富电厂（装机容量1320MW）、肯斯瓦特电站（装机容量100MW），天山电厂5号机、6号机（装机容量700MW），待上述三座电厂建成投产后，石河子电网冬季/夏季电源出力达到5747.8MW/5991.3MW。至2020年石河子电网冬季/夏季尚有320.6MW/537.6MW电源出力缺口。
另一方面，新疆建设兵团正着手建设兵团各师电网联网工程，目前七师八师联网工程光华变至五五中心变线路正在施工，“十三五”期间还规划建设八师七师联网南通道，以及八师与六师电网的互联线路。目前七师电网负荷增长迅速，而网内电源装机容量不足，且有较多水电机组，冬季出力受阻严重，亟需从外部引入电力。考虑到七师的地理位置，通过七师八师联网工程将八师电网内电力送至七师较为经济，可行性较高。因此“十三五”期间，石河子电网仍需要考虑建设其他电源。
本期工程20MWp光伏发电项目装机容量在石河子电网总装机容量的占比很小，对石河子电力电量平衡影响很小，但是其电力电量将作为石河子电网的有益补充。
4.2工程规模
光伏电站的规模主要考虑所在地区的太阳能资源，电力系统需求情况，项目开发建设条件等因素。从地区能源资源来看，新疆维吾尔自治区太阳能资源十分丰富，全年日照时数为小时，日照百分率为60%～80%，年辐射总量
达MJ/m，年辐射照度总量比我国同纬度地区高10%～15%，比长江中下游地区高15%～25%，居全国第二位，仅次于西藏高原。全年日照大于6小时的天数为250～325天，日照气温高于10℃的天数普遍在150天以上。
新疆天富金阳新能源有限责任公司148团20MW地面分布式光伏发电项目是由新疆天富金阳新能源有限责任公司投资建设的大型光伏电站，建设容量为20MWp，符合新能源和可再生能源发展对并网光伏电站建设的工作思路所要求的规模。
本工程建设地点位于新疆石河子148团境内。站址所在地区太阳能资源较丰富，工程代表年太阳总辐射量为5391.18MJ/m，在倾斜角度为35°时，倾斜面2
所接收到的年总辐射量为6357.64MJ/m.a以上。太阳能利用前景广阔，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。
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4.3工程建设必要性
4.3.1合理开发利用光能资源，是能源和就环境可持续发展的需要
世界能源问题位列世界十大焦点问题之首，特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致全球化石能源逐步枯竭、环境污染加重和环保压力加大等问题日趋严重。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，在能源生产和消费中，煤炭约占商品能源消费构成的 75％，已成为我国大气污染的主要来源。因此，大力开发太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源利用技术将成为减少环境污染的重要措施之一。
根据《中国应对气候变化国家方案》和《可再生能源中长期发展规划》，我国将通过大力发展可再生能源，优化能源消费结构，到 2020年，力争使可再生能源开发利用总量在一次能源供应结构中的比重提高到15%。
今后我国在能源领域将实行的工作重点和主要任务仍是加快能源工业结构调整步伐，努力提高清洁能源开发生产能力。以光电、风力发电、太阳能热水器、大型沼气工程为重点，以”设备国产化、产品标准化、产业规模化、市场规范化”为目标，加快可再生能源开发。
近几年，国际光伏发电迅猛发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡，并在向并网发电的方向发展。2007年底国家发展和改革委员会下发了《关于开展大型并网光伏示范电站建设有关要求的通知》，鼓励在宁夏、新疆、西藏、青海、甘肃等太阳能资源丰富地区开展大型并网光伏电站的建设工作。
本太阳能并网光伏电站选址在新疆，是国家政策鼓励扶持地区。从资源量以及太阳能产品的发展趋势来看，在新疆开发光伏发电项目，有利于增加可再生能源的比例，优化系统电源结构，且没有任何污染，减轻环保压力。
4.3.2促进地区国民经济可持续发展的需要
要实现地区经济的可持续发展，必须改变以往依赖农业资源开发利用的单一经济结构，需对资源进行重新配置。要充分利用风力、水力、矿产、旅游、野生植物、农副产品等潜在优势，加快产业结构调整，逐步提高科技含量，增进经济效益。
随着国家加大对中西部地区的扶持力度，尤其是“西部大开发”战略的实
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施，为广大西部省区经济和社会发展创造了非常难得的机遇和条件。充分利用该地区清洁、丰富的太阳能资源，把太阳能资源的开发建设作为今后经济发展的产业之一，以电力发展带动农业生产，同时以电力发展带动矿产资源开发，促进人民群众物质文化生活水平的提高，推动农村经济以及各项事业的发展，摆脱地区经济落后的局面。
4.3.3加快能源电力结构调整的需要
截至2013年底，新疆总装机容量为MW，其中水电MW，火电27006.33MW，风电5006.75MW，光伏2771MW，燃气发电1061.09MW，其他202.8MW。截至2015年6月，国家能源局统计，新疆地区光伏总装机容量为570万千瓦。
国家要求每个省（区）常规能源和再生能源必须保持一定的比例。新疆的再生能源中，水能资源、风能资源和太阳能资源都比较丰富，开发程度都比较低。
太阳能发电开发已日趋成熟，大力发展太阳能发电，将一定程度上促进新疆能源结构的改善。
4.3.4改善生态、保护环境的需要
保护与改善人类赖以生存的环境，实现可持续发展，是世界各国人民的共同愿望。我国政府已把可持续发展作为经济社会发展的基本战略，并采取了一系列重大举措。合理开发和节约使用自然资源，改进资源利用方式，调整资源结构配置，提高资源利用率，都是改善生态、保护环境的有效途径。
我国能源消费占世界的10%以上，同时我国一次能源消费中煤占到70%左右，比世界平均水平高出40多个百分点。燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的70%～80%，二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3。环境质量的总体水平还在不断恶化，世界十大污染城市我国一直占多数。环境污染给我国社会经济发展和人民健康带来了严重影响。世界银行估计2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13%。
太阳能是清洁的、可再生的能源，开发太阳能符合国家环保、节能政策。新疆东部和南部具有丰富的太阳能资源，且区内多戈壁和沙漠，干旱少雨，地广人稀，非常适合于建设大规模高压并网光伏电站。大规模光伏电站的开发建设可有效减少常规能源尤其是煤炭资源的消耗，保护生态环境。
4.3.5本项目建设的必要性
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本项目拟在石河子148团建设20MWp光伏电站，项目拟选站址所在地植被稀
疏，为沙漠丘陵，区域太阳能资源较丰富，平均太阳能辐射量为5391.18MJ/m，太阳能利用前景广阔，能够为光伏电站提供充足的光照资源，为实现社会、环境和经济效益。经过对石河子148团地区的电量平衡分析可以得到：预计2020年石河子电网冬季/夏季最大负荷分别为MW，备用容量按最高负荷的20%估计，2020年石河子需要容量为8.9MW。2014年石河子电网电源装机容量4545.05MW，扣除厂用电后石河子电网冬季/夏季电源出力3909.8MW/3349.3MW。目前石河子地区已开工建设天富电厂（装机容量1320MW）、肯斯瓦特电站（装机容量100MW），天山电厂5号机、6号机（装机容量700MW），待上述三座电厂建成投产后，石河子电网冬季/夏季电源出力达到5747.8MW/5991.3MW。至2020年石河子电网冬季/夏季尚有320.6MW/537.6MW电源出力缺口。。在石河子148团地区，建设分布式光伏发电系统，有助于电力供需平衡的实现，满足用电量需求的增长。该电站以自发自用，就地消纳的方式运行，余电通过送出线路并网输送。
本项目经一期原升压站扩容的一台40MVA主变经110kV预留间隔110kV灌溉线送入148团新建变电站驿屯变。
综上所述，本项目的建设是必要的。
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5系统总体方案设计及发电量计算
5.1太阳能光伏发电系统的分类及构成
太阳能光伏发电系统按与电力系统关系分类，通常分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统。并网太阳能光伏发电系统是与电力系统连接在一起的系统，一般分为集中式和分散式两种，集中式并网电站一般容量较大，通常在几百千瓦到兆瓦级以上，而分散式并网系统一般容量较小，在几千瓦到几十千瓦。本工程属于集中式大型并网光伏电站。
在集中式并网光伏电站中，太阳能通过太阳电池组成的光伏阵列转换成直流电，经过三相逆变器（DC-AC）转换成电压较低的三相交流电，再通过升压变压器转换成符合公共电网电压要求的交流电，并直接接入公共电网，供公共电网用电设备使用和远程调配。
本项目光伏发电系统主要由太阳电池阵列、逆变器及升压系统三大部分成，其中太阳电池阵列及逆变器组合为发点单元部分。
5.2阵列单元光伏电池组件选择
光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的太阳能电池组件，经过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若干串电池板并联达到系统预定的额定功率。这些设备数量众多，为了避免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。其中由同规格、同特性的若干太阳能电池组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。每个光伏发电方阵包括预定功率的电池组件、逆变器和低压配电室等组成。
若干个光伏发电方阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。
太阳能电池分类
太阳电池种类繁多，形式各样，按基体材料分类主要有以下几种：
a)硅太阳电池：主要包括单晶硅（Single Crystaline-Si）电池、多晶硅
（Polycrystaline-Si）电池、非晶硅（Amorphous-Si）电池、微晶硅（μc-Si）电池以及HIT电池等。
b)化合物半导体太阳电池：主要包括单晶化合物电池如砷化镓（GaAs）电池、多晶化合物电池如铜铟镓硒（CIGS）电池、碲化镉（CdTe）电池等、氧化物半导体电池如Cr2O3和Fe2O3等。
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c)有机半导体太阳电池：其中有机半导体主要有分子晶体、电荷转移络合物、高聚物三类。
d)薄膜太阳电池：主要有非晶硅薄膜电池（α-Si）、多晶硅薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、纳米晶薄膜电池等。
目前市场生产和使用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅材料制造的，随着晶体硅太阳能电池生产能力和建设投资力度的不断增长，一些大型新建、扩建项目也陆续启动，同时薄膜太阳能电池项目的建设也不断扩大，产能也在不断上升，薄膜电池中非晶硅薄膜电池所占市场份额最大。
太阳能电池技术性能比较
受目前国内太阳电池市场的产业现状和技术发展情况影响，市场上主流太阳电池基本为晶硅类电池和薄膜类电池。
a)晶体硅太阳电池
单晶硅电池是发展最早，工艺技术也最为成熟的太阳电池，也是大规模生产的硅基太阳电池中，效率最高的电池，目前规模化生产的商用电池效率在14%～20%，曾经长期占领最大的市场份额；规模化生产的商用多晶硅电池的转换效率目前在13%～15%，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是生产成本也较单晶硅太阳电池低，具有节约能源，节省硅原料的特点，易达到工艺成本和效率的平衡，目前已成为产量和市场占有率最高的太阳电池。
b)薄膜类太阳电池
薄膜类太阳电池由沉积在玻璃、不锈钢、塑料、陶瓷衬底或薄膜上的几微米或几十微米厚的半导体膜构成。在薄膜类电池中，非晶薄膜电池所占市场份额最大。其主要具有如下特点：
①用材少，制造工艺简单，可连续大面积自动化批量生产；
②制造过程消耗电力少，能量偿还时间短；
③基板种类可选择；
④弱光效应好，温度系数低，发电量多；
紧紧围绕提高光电转换效率和降低生产成本两大目标，世界各国均在进行各种新型太阳电池的研究开发工作。目前，晶硅类高效太阳电池和各类薄膜太阳电池是全球新型太阳电池研究开发的两大热点和重点。已进行商业化应用的单晶硅
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太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池主要特性如表5-1所示。
主要商用太阳电池特性表
实验室效率
组件层厚度
已证明可行
除使用镉外为
有（使用镉）
能量偿还时间
镉和碲化物都
铟是昂贵的稀
主要原材料
是稀有金属
弱光效应好
弱光效应好
弱光效应好
成本相对较低
成本相对较低
根据上表可知，晶硅类太阳能电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。
非晶硅薄膜太阳能电池尽管转化效率较低、占地面积较大，但其成本亦较晶硅电池低，且在弱光条件下性能好于晶硅类太阳能电池。因此，其在兆瓦级太阳能光伏电站的应用中具备一定的竞争力。
两种晶硅电池最大的差别是单晶硅的光电转化效率略高于多晶硅电池，也就是相同功率的电池组件，单晶硅电池组件的面积小于多晶硅电池组件的面积。两种电池组件的电性能、寿命等重要指标相差不大，若仅考虑技术性能，在工程实际应用过程中，无论单晶硅还是多晶硅电池都可以选用。
非晶硅薄膜电池与晶硅电池相比，制造工艺相对简单、不需要高温过程、能源消耗少、单片面积大、组装简单、易于大规模生产等特点，其所占的市场份额组件增加。但目前相对效率较低、稳定性不佳，考虑到工程场址区的气候特点，同时由于非晶硅薄膜电池自身封装特点，其顶电极与背电极距离较近，在电池互联处容易发生电池短路情况；另外针孔及电池材料的腐蚀或损坏的区域也可能会
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导致短路概率更大。在技术性能上考虑，非晶硅薄膜电池有一定的优势，但产品稳定性和适应性方面目前缺点相对明显，需要更多实际工程的检验。
太阳能电池类型的确定
晶硅类电池与非晶硅类电池板相比，晶硅电池板效率高，技术成熟。本项目考虑到多晶硅电池板技术发展较快，国内外尚有较大规模应用的实例，发展前景看好，根据本工程的规模、场地条件及太阳辐射条件，经综合分析，本工程拟全部选用多晶硅电池组件。
综上所述，本工程暂选用多晶硅太阳能电池组件。
太阳能电池组件规格的选择
光伏电池组件是光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣决定了整个光伏发电系统的发电性能。表征光伏电池组件性能的各项参数为：标准测试条件下组件峰值功率、最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数、输出功率公差等。光伏电池组件要求具有非常好的耐侯性，能在室外严酷的环境下长期稳定可靠地运行，应是市场主流产品且获得相关认证。
多晶硅太阳电池组件的功率规格较多，从 5Wp到 305Wp国内均有生产厂商
生产，且产品应用也较为广泛。由于本工程装机容量为20MWp，组件用量大，占地面积广，组件安装量大，所以应优先选用单位面积功率大的电池组件，以减少占地面积、节省线缆、降低组件安装量。采用不同规格电池组件组成 1MWp光伏电站的组件用量比较，见表 5-2。
不同电池组件组成的20MWp方阵的组件数量比较
组件峰值功率（Wp）
串联数量(块)
1MWp子方正并联数量（路）
1MWp子方正组件数量（块）
由表 5-2比较可以得出：
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采用240Wp 组件和300Wp 组件组成1MWp 光伏阵列所使用的组件数量均较
少，组件数量少意味着组件间连接点少，施工进度快；且故障几率减少，接触电阻小，线缆用量少，系统整体损耗相应降低。
通过市场调查，国内主流厂商生产的多晶硅组件应用于大型并网光伏发电系统的，其规格大多数均在 150Wp到 300Wp 之间。由于电池组件的均一性问题，规格越大的组件，其生产成本越高，相应的组件价格越高。综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率以及组件价格，本工程选用300Wp 多晶硅太阳电池组件。本期工程参照某公司提供的产品参数进行初步分析，产品容量为300Wp，电池组件参数如下表。
太阳能电池组件性能参数表
短路电流 （Isc）
开路电压 （Voc）
最大功率温度系数
开路电压温度系数
5.3光伏阵列单元基本型式的确定
5.3.1安装方式的确定
太阳电池方阵的发电量与阳光入射强度有关，当光线与太阳电池方阵平面垂直时发电量最大，随着入射角的改变，发电量会明显下降。因此，国内外相应推出了光伏电池板手动可调支架和太阳能跟踪装置两类产品，以满足提高发电效率的需要。
光伏电池板手动可调支架是在固定支架的基础上增加了手动倾斜角调整功能，其占地面积与采用固定支架的方案相同。运行中，需根据季节时令的变化，每个光伏电池板的倾斜角进行人工调整，一般每年需调整2～3次。对于装机容量为20MWp的光伏电站，将所有支架全部调整一次，约需30～60天/人。采用该类支架时，可提高发电量5%左右，项目总投资增加约5%，。
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太阳能跟踪装置可以将太阳能板在可用的8小时或更长的时间内保持方阵平面与太阳入射光垂直，将太阳能最大程度的转化为电能。该类产品大致可以分两种，一种为单轴跟踪，即东西方向转动跟踪太阳；另一种为双轴跟踪，即既有东西向跟踪，同时太阳能板倾角也随季节的不同而改变。一般来说，采用自动跟踪装置可提高发电量20%～40%左右，直接投资额增加约10%～20%。
目前，国内光伏发电系统普遍采用的是非聚焦平板固定倾角阵列发电方式。
因与固定倾角支架相比，手动可调支架投资额相应增加，而发电量同步增长，由此带来的效益并不明显，且运行期间需要增加2～4名运行人员承担艰苦繁重的调节工作；而增加自动跟踪装置后，将大幅度增加占地面积，所以适合于荒漠区大型并网光伏电站和聚焦型光伏电站，而国内的配套政策支持力度不足，大型高压并网光伏电站项目较少，因此国内跟踪装置生产商的研发投入较少，目前还未实现产业化生产，造成跟踪装置价格相对较贵，反过来又制约了跟踪装置在大型高压并网光伏电站上的使用。
根据已建工程调研数据，采用手动调节支架时，可提高发电量5%左右，若采用斜单轴跟踪方式，系统实际发电量可提高约18%，而采用双轴跟踪方式，系统实际发电量可提高约25%。在此条件下，以固定安装式为基准，对1MWp光伏阵列采用四种运行方式比较如表5-3。
1MWp电池阵列三种运行方式比较
手动调节式
斜单轴跟踪式
双轴跟踪式
发电量（%）
占地面积（万平方米）
直接投资增加百分比（%） 100
人工调节，运行
有旋转机构，维护
有旋转机构，维护
工作量相当大
工作量较大
布置分散，需逐个
布置分散，需逐个
清洗，清洗量较大
清洗，清洗量较大
由表中数据可见，固定式、手动调节式与自动跟踪式各有优缺点：固定式初始投资较低，且支架系统基本免维护；手动调节式初始投资略高，发电量也略有提升，而运行中投入的人工工作量相当大；自动跟踪式初始投资较高、需要一定
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的维护，但发电量较倾角最优固定式相比有较大的提高，假如不考虑后期维护工作增加的成本，采用自动跟踪式运行的光伏电站单位电度发电成本将有所降低。
若自动跟踪式支架造价能进一步降低，设备的可靠性和稳定性不断提高，则其发电量增加的优势将更加明显；同时，若能较好解决电池阵列同步性及减少运行维护工具，则自动跟踪式系统相较固定安装式系统将更有竞争力。
经对固定式、手动调节式和跟踪式三种运行方式的初步比较可以看出，固定式初始投资较低、支架系统基本免维护；手动调节式初始投资和发电量均同步略有提高但运行中人工投入大；自动跟踪式虽然能增加一定的发电量，但目前初始投资相对较高，后期运行过程中需要一定的维护，运行费用相对较高，且占地面积因受到站址地形的严格约束而无法增加。
综上所述，本期工程推荐选用固定式运行方式。
5.3.2光伏发电方阵容量的选择
采用光伏发电方阵布置方式，具有电池板布局整齐美观，站区分区明确，设备编号和管理方便，运行和检修吹扫方便等优点。
由于本工程建设规模较大，拟以每1MWp容量电池板为一个方阵，共20个方阵，每个方阵相应设置一个315V低压配电室。单个光伏方阵容量为整个光伏电站5％容量，单个光伏方阵故障或检修对整个光伏电站的运行影响较小。
如每方阵电池板容量小于1MWp，则会增加低压配电装置、低压变压器和低压配电室数量，引起投资增加。
如每方阵电池板容量按2MWp考虑，则2MWp容量固定安装电池板布置面积将达到约430×300米，将配电室布置方阵中部，最长的低压直流电缆将达到200-350余米长，接近低压输电经济长度极限。
故以每1MWp容量电池板为一个方阵方案具有降低工程造价、便于运行管理、电池板布局整齐美观等优点。
5.3.3太阳能光伏方阵单元型式的确定
根据建站地区纬度，并网太阳能系统的太阳能板倾角按36度考虑。
电池组件串联组数的确定主要依据其工作电压、开路电压、当地温度和瞬时辐射强度对开路电压、工作电压的影响来分析：
本工程所选500kW逆变器输入电压MPPT工作范围为450V～820V；直流电压工作范围450V～900V。300Wp多晶硅电池组件开路电压36.41V，开路电压温度系数
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-0.33%/K。
电池组件计算参数
组件及线路损耗、尘埃遮挡等电压损失为4％。
冬季最低环境温度为：-42.8℃，
夏季最高环境温度为：43.1℃。
电池组件组合计算
计算公式：
N ≤Vdcmax /Voc×96％
N ≥Vdcmin/Vmp×96％
式中：Vdcmax――逆变器绝对最大输入电压；
Vdcmin――逆变器绝对最小输入电压；
Voc――电池组件开路电压；
Vmp――电池组件最佳工作电压。
根据运行经验及工作环境等因素，现分析16组串、17组串、18组串、19组串、20组串如下：
电池组件串联电压
组件串联数量
倾斜面上辐射强度(W/m)
开路电压(V)
工作电压(V)
在项目地区，倾斜面上中午的瞬间辐射强度可能大于1000W/m，根据逆变器最佳输入电压以及电池板工作环境等因素进行以上公式的修正后，在最低极限温度和最高极限温度下的电池组件串联电压时在逆变器绝对最大输入电压和逆变器绝对最小输入电压范围之内；最终确定太阳能电池组件的串联组数为18（串）。
根据电池组件的串联得出单台500kW逆变器接入的太阳能电池组件的并联组数为92或93组。
固定阵列布置方式以1MWp为一个基本发电单元，共20个基本发电单元。每18块电池组件组成一串，每36块电池组件组成一面电池板阵。采用固定安装。
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每面电池板阵输出电压655.38，输出功率10800Wp，每串功率5400Wp。
根据电池组件的串联数及500kW逆变器额定输入功率及最大允许输入功率得出单台500kW逆变器接入的太阳能电池组件的并联组数为92～93串。1MWp基本发电单元并联组总数为185串，电池组件数量为18×185=3300块。
5.4逆变器的选择
5.4.1逆变器的技术指标
作为光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备之一，其选型对于发电系统的转换效率和可靠性具有重要作用。结合《国家电网公司光伏发电站接入电网技术规定》的其他相关规范的要求，在本工程中逆变器的选型主要考虑以下技术指标：
单台容量大
对于大中型并网光伏电站工程，一般选用大容量集中型并网逆变器。目前市场上的大容量集中型逆变器额定输出功率在100kW～1MW之间，通常单台逆变器容量越大，单位造价相对越低，转换效率也越高。本工程系统容量为20MWp，从初期投资、工程运行及维护考虑，若选用单台容量小的逆变器，则逆变器数量较多，初期投资相对较高，系统损耗大，并且后期的维护工作量也大；在大中型并网光伏电站中，应尽量选用单台容量大的并网逆变器，可在一定程度上降低投资，并提高系统可靠性；但单台逆变器容量过大，则故障时发电系统出力影响较大。
因此，在实际选型时应全面综合考虑。
转换效率高
逆变器转换效率越高，则光伏发电系统的转换效率越高，系统总发电量损失越小，系统经济性越高。因此在单台额定容量相同时，应选择效率高的逆变器。
本工程要求大量逆变器在额定负载时转换效率不低于97%，在逆变器额定负载为10%的情况下，也要保证90%（大功率逆变器）以上的转换效率。逆变器转换效率包括最大效率和欧洲效率，欧洲效率是对不同功率点效率的加权，这一点效率更能反映逆变器的综合效率特性。而光伏发电系统的输出功率是随日照强度不断发生变化的，因此选型过程中应选择欧洲效率较高的逆变器。
直流输入电压范围宽
太阳电池组件的端电压随日照强度和环境稳定变化，逆变器的直流输入电压
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围宽，可以将日出前和日落后太阳辐照度较小的时间段的发电量加以利用，从而延长发电时间，增加发电量。如在日落余晖下，辐照度小电池组件温度较高时电池组件工作电压较低，如果直流输入电压范围下限低，便可以增加这段时间的发电量。
最大功率点跟踪
太阳电池组件的输出功率随时变化，因此逆变器的输入终端电阻应能适应于光伏发电系统的实际运行特性，随时准确跟踪最大功率点，保证光伏发电系统的高效运行。
输出电流谐波含量低，功率因数高
光伏电站接入电网后并网点的谐波电压及总谐波电流分量应满足GB/T《电能质量公用电网谐波》的规定，光伏电站谐波主要来源是逆变器，因此逆变器必须采取滤波措施使输出电流能满足并网要求。要求谐波含量低于3%，逆变器功率因数接近于1。
具有低电压耐受能力
《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》中要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受电压异常的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的损失。这就要求所选并网逆变器具有低电压耐受能力，具体要求如下：
a)光伏发电站必须具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行1s；
b)光伏发电站并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，光伏电站必须保持并网运行；
c)光伏电站并网点电压不低于额定电压的90%时，光伏电站必须不间断并网运行。
系统频率异常响应
《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》中要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常能力，逆变器频率异常时的响应特性至少能保证光伏电站在表5-5所示电网频率偏离下运行。
大型和中型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求
视电网要求而定
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48Hz～49.5 Hz
每次低于49.5Hz时要求至少能运行10min
49.5Hz～50.2Hz
每次频率高于50.2Hz时，光伏电站应具备能够连续2min的能力，
50.2Hz～50.5Hz
同时具备0.2s内停止向电网线路送电的能力，实际运行时间由电网
调度机构决定；此时不允许处于停运状态的光伏电站并网。
在0.2s内停止向电网线路送电，且不允许处于停运状态的光伏电站
高于50.5Hz
逆功率保护
当检测到逆变器的逆向电流超过额定输出的5%时，逆变器应在0.5～2s内停止向电网送电。
可靠性和可恢复性
逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力，如在一定程度过电压情况下，光伏发电系统应正常运行；过负荷情况下，逆变器需自动向光伏电池特性曲线中的开路电压方向调整运行点，限定输入功率在给定范围内；故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。
系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前逆变器不允许并网，且在系统电压频率恢复正常后，逆变器需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网。
具有保护功能
根据电网对光伏电站运行方式的要求，逆变器应具有交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，短路保护，交流及直流的过流保护，过载保护，反极性保护，高温保护等保护功能。
监控和数据采集
逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到主控室，其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，便于电站数据处理分析。
5.4.2逆变器的选型
现选取几家国内外技术较为成熟的逆变器作为参考，各厂家提供的逆变器技术参数也均能满足国家电网发展[号《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》（试行）的要求。根据前述选型原则，结合场址区实际气候、海拔等特性，尽量降低投资的前提下，经对比分析，本工程推荐选用500kW/台的逆变器，本工程拟采用某公司生产的500kW光伏并网逆变器，其主要技术参数见表5-6。
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推荐500kW逆变器主要技术参数表
逆变器额定功率
无变压器隔离
直流侧参数
最大直流电压
最大功率电压跟踪范围
450Vdc～820Vdc
推荐最大直流功率
最大输入电流
最大输入路数
交流侧参数
额定输出功率
额定输出电压和频率
三相315Vac、50Hz
允许电网电压
210Vac-310Vac
输出频率范围
47Hz～51.5Hz
额定电网电压
输出电流波形畸变率
<3%（额定功率）
自动运行模式R0.99（额定功率）
调节控制模式：-0.95～+0.95
最大交流输出电流
夜间自耗电
运行自耗电
允许运行环境温度
-25℃～+55℃
允许相对湿度
要求电网形式
自动投运条件
直流输入及电网满足要求，逆变器将自动运行
断电后自动重启时间
允许最高海拔
6000m(超过3000m需降额使用)
低电压穿越
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显示与通讯
触摸屏RS485通讯接口
外形尺寸(宽x高x深)
金太阳认证、TUV认证、KEMA认证
5.5方阵接线方案设计
每个1MWp电池子方阵由2个500kWp阵列逆变器组构成，1MWp电池子方阵由185路太阳电池组件串联并而成，每个电池组串有18块太阳电池组件串联而成。
各太阳电池组串按接线划分的汇流区，输入防雷汇流箱经电缆接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜接入35kV/0.315kV升压变压及配电装置升压后送至35kV配电室。
5.5.1汇流箱及配电柜设计
本工程所选汇流箱具有以下性能特点：
a)户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求：
b)可同时接入16路输入设15A的光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为1000V；
c)配有光伏专用防雷器，正负极都具有防雷功能；
d)直流输入母线端配有可分断的直流断路器；
e)汇流箱内配有监测装置，可以实时监测每个输入输出回路的直流电流、电压，直流断路}